11.2 Гидролиз солей

Гидролизом солей называют реакции обмена между водой и растворенными в ней солями. В результате протека­ния процесса гидролиза соли в растворе появляется некоторое избы­точное количество ионов H⁺ или ОН^-, сообщающее раствору кислот­ные или основные свойства. Таким образом, процесс гидролиза соли во многом обратен процессу нейтрализации, т. е. процессу взаимо­действия кислот с основаниями. Гидролизу не подвергаются соли, образованные сильными кислотами и основаниями, например КС1.

11.2.1 Гидролиз соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием, например CHCOONa Соль в рас­творе полностью диссоциируют на ионы:

CHCOONaCHCOO+Na ,

Вода, как уже указывалось, является слабым электролитом:

HOH+OH ,

Ионы водорода воды взаимодействуют с ацетатом-ионами с образованием слабой уксусной кислоты

CHCOO + H CHCOOH ,

Таким образом, гидролиз в ионной форме можно представить уравнением

CHCOO + HO CHCOOH +OH .

Как видно, в результате гидролиза появилось некоторое избы­точное количество гидроксид-ионов, а реакция среды стала основной. Следовательно, при гидролизе соли, образованной сильным основа­нием и слабой кислотой, происходит увеличение рН системы, т. е. среда становится основной (происходит подщелачивание раствора).

Показателем глубины протекания гидролиза является степень гидролиза, представляющая собой отношение концентрации гидролизованных молекул с _гирр к исходной концентрации растворен­ных молекул электролита

(11.3)

Принимая для упрощения, что в разбавленных растворах актив­ность ионов мало отличается от их концентрации с_иона = а_иона, запи­шем константу равновесия реакции гидролиза:

,

или в общем для реакции гидролиза аниона слабой кислоты

A + HOHA + OH ,

,

Так как концентрация воды при гидролизе изменяется очень мало, то принимая ее постоянной и умножая на константу равновесия получим константу гидролиза K:

,

Умножая числитель и знаменатель на равновесную концентрацию ионов водорода, получим

,

Как указывалась ранее , а отношение является константой диссоциации слабой кислоты HA. Таким образом, константа гидролиза равна отношению ионного произведения воды и константы диссоциации слакбого электролита:

. (11.4)

а степень гидролиза:

. (11.5)

Как видно, степень гидролиза возрастает с уменьшением концентрации гидролизующего иона. По уравнению можно найти равновесную концентрации гинцентрацию гидроксид-иона:

. (11.6)

Отсюда легко вычисляется pH раствора соли

. (11.7)

11.2.2 Гидролиз солей, образованных сильной кислотой и слабым основанием, например .

В растворе соль диссоциирована

,

Гидролизу подвергается ион слабого основания,

.

Как видно, в результате гидролиза соли появляется некоторое из­быточное количество ионов водорода, т. е. среда подкисляется. Та­ким образом, гидролиз соли, образованной сильной кислотой и сла­бым основанием, приводит к подкислению раствора.

Степень гидролиза и константа гидролиза в данном случае опи­сываются теми же уравнениями и, но лишь с тем исключением, что в уравнения и входит константа дис­социации слабого основания.

Равновесную концентрацию ионов водорода можно вычислить из уравнения:

. (11.8)

Соответственно водородный показатель среды рассчитывается по уравнению

. (11.9)

11.2.3 Гидролиз соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой, например

В результате гидролиза соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой, образуются как ионы водорода, так и ионы гидроксида. Константа гидролиза зависит от константы диссоциации как слабого основания К_о, так и слабой кислоты К_к

. (11.10)

Степень гидролиза и концентрация ионов водорода в этом случае не зависят от исходной концентрации соли:

(11.11)

(11.12)

Как видно, среда мо­жет иметь как кислую, так и основную реакцию.

Гидролиз играет важную роль в природных и технологических процессах. Например, расщепление пищи в желудочно-кишечном тракте идет по реакции гидролиза ее компонентов. Энергия в орга­низмах в основном переносится с помощью аденозинтрифосфата (АТФ), гидролиз которого характеризуется отрицательным значени­ем энергии Гиббса (-30,5 кДж/моль).

Гидролиз используется в технике при получении ценных продук­тов из древесины, жиров и других веществ.

Итак, при гидролизе солей, образованных слабыми кислотами или (и) основаниями, происходит подщелачивание или подкисление рас­твора. Степень гидролиза возрастает с разбавлением раствора и при увеличении температуры.